(57)【要約】【課題】  電位センサを用いることなく低コストでトナー帯電量を目標量で一定とすることができる画像形成装置を得る。【解決手段】  制御部５０により、感光体ドラム１６の帯電ローラ１８による帯電電位Ｖｈが、感光体ドラム１６の露光器２０による露光電位Ｖｌと、現像器２２による現像電位Ｖｄｅｖｅの間の電位となるように制御することによって感光体ドラム１６に基準トナー像を強制的に形成させ、当該基準トナー像の濃度を濃度センサ５８によって取得し、取得した基準トナー像の濃度に基づいて現像器２２に補給されているトナーの帯電量を推定した後、推定した帯電量が予め定められた目標量となるように現像器２２にトナーを補給するトナー補給部４８を制御する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電手段によって像担持体の周面を所定の帯電電位で一様に帯電し、前記周面に対して形成すべき画像に応じた光ビームを露光手段によって照射することで当該画像に応じた露光電位とされた静電潜像を形成し、前記帯電電位及び前記露光電位の間の電位とされた現像電位を有する現像手段によって前記像担持体の静電潜像に対し前記露光電位と前記現像電位との間の電位差を利用してトナーを付着させることで前記像担持体上にトナー像を形成し、当該トナー像を中間転写体に転写した後に記録媒体に転写、もしくは、直接記録媒体に転写することで画像を形成する画像形成装置であって、
前記現像手段に前記トナーを補給するトナー補給手段と、
前記トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記帯電電位が前記露光電位と前記現像電位の間の電位となるように制御することによって前記像担持体上に基準トナー像を形成させる基準トナー像形成手段と、
前記基準トナー像の濃度を前記濃度検出手段によって取得する基準濃度取得手段と、
前記基準濃度取得手段によって取得された基準トナー像の濃度に基づいて前記現像手段内のトナーの帯電量を推定するトナー帯電量推定手段と、
前記トナー帯電量推定手段によって推定された帯電量が予め定められた目標量となるように前記トナー補給手段を制御する制御手段と、
を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記基準トナー像形成手段は、前記帯電電位を画像形成時における電位より前記露光電位側に移行させるか、又は前記現像電位を前記帯電電位側に移行させることにより、前記帯電電位が前記露光電位と前記現像電位の間の電位となるように制御する
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
相対湿度を検出する湿度検出手段と、
前記相対湿度に基づいて前記目標量を補正する目標量補正手段と、
を更に備えた請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電手段を、前記像担持体に接触することにより当該像担持体を帯電するものとした
請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に係り、特に、像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、像担持体上の現像されたトナー像を記録媒体に転写することによって画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザプリンタやファクシミリ装置、複写機等の画像形成装置には、像担持体としての感光体ドラムを備え、感光体ドラムの表面を均一に帯電させ、その後に画像データに基づく光ビームを照射して感光体ドラム上に静電潜像を形成し、トナーを用いて静電潜像を現像し、感光体ドラム上で現像された画像を一旦中間転写体に転写した後に記録媒体に転写、もしくは、直接記録媒体に転写して画像を形成するものがあった。
【０００３】
この種の画像形成装置では、感光体ドラム上の現像済みの画像を転写する際に、全てのトナーを転写させることができず、転写後の感光体ドラム上には、トナーがわずかに残留する。なお、当該残留したトナーを、以下では転写残トナーという。
【０００４】
また、一旦中間転写体もしくは記録媒体に転写されたものの、再び感光体ドラムに付着するトナーである所謂リトランスファートナーも存在する。なお、カラー画像の形成に対応した画像形成装置では、異なる色の画像を重ねて転写することによってカラー画像を得るようにしているため、転写時に、既に転写済みの他色のトナーが感光体ドラム上に付着することもある。
【０００５】
このような、転写後に感光体ドラム上に付着しているトナーは、感光体ドラムの周囲に設けられた帯電器や露光装置に付着したり、現像器に混入することがあり、以後の良好な画像形成を妨げることになる。
【０００６】
このため、感光体ドラムの周囲には、転写位置の下流側に感光体ドラム上のトナーを回収する機構及び回収したトナーを廃棄する機構を備えたクリーナが配設されることが一般的であった。
【０００７】
しかしながら、近年、このような画像形成装置の普及に伴ない、装置の低廉化、小型化が望まれており、上述したクリーナを簡略化させることが提案されている。なお、このクリーナを簡略化させた画像形成装置の構成は、「クリーナレスシステム」と呼ばれることもある。
【０００８】
すなわち、トナーを廃棄する機構には、トナーの貯留スペースや廃棄作業用のスペースの確保等が必要である。よって、当該機構を省くことで、装置を効率よく小型化させることができる。なお、複数の感光体ドラムを備え、各感光体ドラムによって互いに異なるトナー色による画像の転写を行うことによりカラー画像に対応した画像形成装置においては、当該クリーナが各感光体ドラムの数だけ設けられているので、クリーナの簡略化は装置の小型化に特に有効である。
【０００９】
ところで、以上のようなクリーナレスシステムも含め、トナーにより現像を行う画像形成装置では、一例として図７に模式的に示すように、帯電器によって感光体ドラムを表面電位Ｖｈ（以下、「帯電電位Ｖｈ」ともいう。）が一様な電位となるように帯電させ、当該感光体ドラムの周面に対し露光装置によって形成画像に応じた光ビームを照射することにより当該照射部位の表面電位Ｖｌ（以下、「露光電位Ｖｌ」ともいう。）を形成画像に応じた電位とさせた後、帯電電位Ｖｈ及び露光電位Ｖｌの間の電位Ｖｄｅｖｅ（以下、「現像電位Ｖｄｅｖｅ」ともいう。）を有する現像器によって感光体ドラムの静電潜像に対し露光電位Ｖｌと現像電位Ｖｄｅｖｅとの間の電位差を利用してトナーを付着させることで感光体ドラム上にトナー像を形成させるものが多い。
【００１０】
従来、この種の画像形成装置に関する技術として、多数の検出手段を要することなく画像濃度を安定させることを目的として、所定の表面電位に一様に帯電された静電潜像担持体（上記「感光体ドラム」に相当。）を、その表面電位と現像バイアス（上記「現像電位Ｖｄｅｖｅ」に相当。）の電位差により現像手段により現像し、当該現像像の濃度を濃度検出手段により読み取った値に応じてトナー補給を制御すると共に、静電潜像担持体の表面電位と現像バイアスの電位差を湿度検出手段の検出結果に応じて変更するようにした技術があった（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１８３８７６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、前述のクリーナレスシステムも含め、トナーを含む現像剤を用いて現像を行う画像形成装置では、現像に先立ってトナーを帯電する必要がある。
【００１２】
そして、低コスト化を狙いとしたクリーナレスシステムでは、トナー帯電量を低減させると共に、転写効率を向上させる観点から、トナー帯電量を所定の目標量で一定となるように制御することが重要であり、当該制御を高精度で行うためにはトナー帯電量を正確に検出することが必要である。
【００１３】
このため、トナー帯電量を正確に検出するために、通常、トナーによって現像されたトナー像の濃度と、露光電位Ｖｌ及び現像電位Ｖｄｅｖｅの間の電位差とを検出し、検出した濃度及び電位差からトナー帯電量を導出するようにしている。
【００１４】
このため、この種の画像形成装置では、露光電位Ｖｌ及び現像電位Ｖｄｅｖｅの間の電位差を検出するために高価格である電位センサが設けられており、このことが装置の低コスト化の妨げになっていた。
【００１５】
また、上記特許文献１に記載されている技術は、画像濃度を安定させることを目的としたものであり、トナー帯電量を低減させる点については考慮されていないため、必ずしもトナー帯電量を所定の目標量で一定となるように制御することができるとはいえない、という問題点があった。
【００１６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、電位センサを用いることなく低コストでトナー帯電量を目標量で一定とすることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の画像形成装置は、帯電手段によって像担持体の周面を所定の帯電電位で一様に帯電し、前記周面に対して形成すべき画像に応じた光ビームを露光手段によって照射することで当該画像に応じた露光電位とされた静電潜像を形成し、前記帯電電位及び前記露光電位の間の電位とされた現像電位を有する現像手段によって前記像担持体の静電潜像に対し前記露光電位と前記現像電位との間の電位差を利用してトナーを付着させることで前記像担持体上にトナー像を形成し、当該トナー像を中間転写体に転写した後に記録媒体に転写、もしくは、直接記録媒体に転写することで画像を形成する画像形成装置であって、前記現像手段に前記トナーを補給するトナー補給手段と、前記トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記帯電電位が前記露光電位と前記現像電位の間の電位となるように制御することによって前記像担持体上に基準トナー像を形成させる基準トナー像形成手段と、前記基準トナー像の濃度を前記濃度検出手段によって取得する基準濃度取得手段と、前記基準濃度取得手段によって取得された基準トナー像の濃度に基づいて前記現像手段内のトナーの帯電量を推定するトナー帯電量推定手段と、前記トナー帯電量推定手段によって推定された帯電量が予め定められた目標量となるように前記トナー補給手段を制御する制御手段と、を備えている。
【００１８】
請求項１に記載の画像形成装置によれば、帯電手段によって像担持体の周面が所定の帯電電位で一様に帯電され、前記周面に対して形成すべき画像に応じた光ビームが露光手段によって照射されることで当該画像に応じた露光電位とされた静電潜像が形成され、前記帯電電位及び前記露光電位の間の電位とされた現像電位を有する現像手段によって前記像担持体の静電潜像に対し前記露光電位と前記現像電位との間の電位差を利用してトナーが付着されることで前記像担持体上にトナー像が形成され、当該トナー像が中間転写体に転写された後に記録媒体に転写、もしくは、直接記録媒体に転写されることで画像が形成される。
【００１９】
また、本発明に係る画像形成装置は、トナー補給手段によって前記現像手段に前記トナーが補給されるものとして構成されており、前記トナー像の濃度を検出する濃度検出手段が備えられている。なお、上記濃度検出手段には、ＬＥＤや蛍光灯等の照明装置と、フォトトランジスタ、フォトダイオード、ＣＣＤセンサ等の受光素子とを組み合わせて構成された濃度センサが含まれる。
【００２０】
ここで、本発明では、基準トナー像形成手段により、前記帯電電位が前記露光電位と前記現像電位の間の電位となるように制御されることによって前記像担持体上に基準トナー像が形成され、基準濃度取得手段により、前記基準トナー像の濃度が前記濃度検出手段によって取得され、トナー帯電量推定手段により、取得された基準トナー像の濃度に基づいて前記現像手段に補給されているトナーの帯電量が推定され、更に、制御手段により、推定された帯電量が予め定められた目標量となるように前記トナー補給手段が制御される。
【００２１】
すなわち、一例として図６に示すように、トナー帯電量は、当該トナーによって現像されたトナー像の画像濃度と高い相関性を有している。
【００２２】
この点に着目して、本発明では、帯電電位が露光電位と現像電位の間の電位となるように制御することによって像担持体上に基準トナー像を強制的に形成させ、当該基準トナー像の濃度を濃度検出手段によって取得し、取得した基準トナー像の濃度に基づいて現像手段に補給されているトナーの帯電量を推定した後、推定した帯電量が予め定められた目標量となるようにトナー補給手段を制御しており、これによって、電位センサを用いることなくトナー帯電量を目標量で一定とすることができるようにしている。
【００２３】
このように、請求項１記載の画像形成装置によれば、帯電電位が露光電位と現像電位の間の電位となるように制御することによって像担持体上に基準トナー像を強制的に形成させ、当該基準トナー像の濃度を濃度検出手段によって取得し、取得した基準トナー像の濃度に基づいて現像手段に補給されているトナーの帯電量を推定した後、推定した帯電量が予め定められた目標量となるように現像手段にトナーを補給するトナー補給手段を制御しているので、電位センサを用いることなく低コストでトナー帯電量を目標量で一定とすることができる。
【００２４】
なお、本発明は、請求項２に記載の発明のように、前記基準トナー像形成手段は、前記帯電電位を画像形成時における電位より前記露光電位側に移行させるか、又は前記現像電位を前記帯電電位側に移行させることにより、前記帯電電位が前記露光電位と前記現像電位の間の電位となるように制御するようにしてもよい。
【００２５】
また、本発明は、請求項３に記載の発明のように、相対湿度を検出する湿度検出手段と、前記相対湿度に基づいて前記目標量を補正する目標量補正手段と、を更に備えるようにしてもよい。なお、上記湿度検出手段には、高分子系センサ、金属酸化物系センサ、電解質系センサ等の湿度センサが含まれる。
【００２６】
更に、本発明は、請求項４に記載の発明のように、前記帯電手段を、前記像担持体に接触することにより当該像担持体を帯電するものとすることが好ましい。これによって、帯電手段として像担持体に接触せずに帯電させるもの（例えば、コロトロン（corotron、コロナ帯電器））を用いた場合に比較して、より高精度に帯電電位を制御することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明によれば、帯電電位が露光電位と現像電位の間の電位となるように制御することによって像担持体上に基準トナー像を強制的に形成させ、当該基準トナー像の濃度を濃度検出手段によって取得し、取得した基準トナー像の濃度に基づいて現像手段に補給されているトナーの帯電量を推定した後、推定した帯電量が予め定められた目標量となるように現像手段にトナーを補給するトナー補給手段を制御しているので、電位センサを用いることなく低コストでトナー帯電量を目標量で一定とすることができる、という優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について説明する。
【００２９】
図１には、本実施の形態に係る画像形成装置１０の構成が概略的に示されている。同図に示されるように、画像形成装置１０には、複数の巻きかけローラ１２に張架され、モータ（図示省略）の駆動により矢印Ｅ方向に搬送される無端ベルト状の中間転写体ベルト１４が備えられており、当該中間転写体ベルト１４の長手方向に沿って、複数の画像形成ユニット１５（詳細は後述する）が配設されている。
【００３０】
なお、本実施の形態における画像形成装置１０は、カラー画像の形成にも対応しており、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応するトナー像を形成する画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋがそれぞれ配設されている。以下、各色毎に設けられた部材については、符号の末尾に各々の色を示すアルファベット（Ｙ／Ｍ／Ｃ／Ｋ）を付与して示すが、特に色を区別せずに説明する場合は、この符号末尾のアルファベットを省略して説明する。
【００３１】
各画像形成ユニット１５により形成された互いに異なる色のトナー像は、中間転写体ベルト１４のベルト面上で、互いに重なり合うように中間転写体ベルト１４に各々転写される。これにより、中間転写体ベルト１４上にカラーのトナー像が形成される。なお、本実施の形態では、このようにして４色のトナー像が重ねて転写されたトナー像を最終トナー像と称する。
【００３２】
４つの画像形成ユニット１５よりも中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、対向する２つのローラ２６Ａ、２６Ｂからなる転写装置２６が配設されている。中間転写体ベルト１４上に形成された最終トナー像は、このローラ２６Ａ、２６Ｂの間に送り込まれ、画像形成装置１０の底部に設けられた用紙トレイ２９から取り出されて、同じくローラ２６Ａ、２６Ｂの間に搬送されてきた用紙２８に転写される。
【００３３】
また、最終トナー像が転写された用紙２８の搬送経路には、加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂとからなる定着装置３０が配設されている。定着装置３０に搬送された用紙２８は、加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂとによって挟持搬送されることにより最終トナー像が溶融すると共に用紙２８に圧着されて、定着される。これにより、用紙２８上に所望の画像（カラー画像）が形成される。画像が形成された用紙２８は装置外へ排出される。
【００３４】
一方、転写装置２６よりも中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、転写装置２６によって用紙２８に転写されずに中間転写体ベルト１４上に残留したトナーを回収するクリーナ３２が配設されている。クリーナ３２には、中間転写体ベルト１４に接するようにブレード３４が備えられており、残留したトナーを擦り取ることによって回収する。
【００３５】
また、画像形成ユニット１５の中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、中間転写体ベルト１４上の所定位置に転写されたトナー像の濃度を検出するための濃度センサ５８や、相対湿度を検出するための湿度センサ５２等の各種センサが設けられたセンサユニット３６が設けられている。
【００３６】
図２には、画像形成ユニット１５の構成が示されている。なお、各画像形成ユニット１５の構成は同様であるので、ここでは各々の色を示す末尾の符号を省略して説明する。
【００３７】
同図に示されるように、画像形成ユニット１５は、中間転写体ベルト１４に接するように配設され、矢印Ｆ方向に所定速度で回転する感光体ドラム１６を備えている。
【００３８】
各感光体ドラム１６の周面には、感光体ドラム１６を帯電させるための帯電ローラ１８が配置されている。帯電ローラ１８は、導電性のローラであり、その周面が感光体ドラム１６の周面に接触し、かつ帯電ローラ１８の軸線方向と感光体ドラム１６の軸線方向とが一致するように配設されている。
【００３９】
帯電ローラ１８には、ＤＣ（直流）成分とＡＣ（交流）成分とが重畳された所定の電圧（本実施の形態では、ＤＣ電圧−５００Ｖ）が印加され、感光体ドラム１６の回転に追従するように回転しながら、感光体ドラム１６の表面を所定の電位（本実施の形態では、約−５００Ｖ）に一様に帯電させる。
【００４０】
また、各感光体ドラム１６の回転方向（矢印Ｆ方向）の帯電ローラ１８よりも下流側の周面上には、感光体ドラム１６上に静電潜像を形成するための露光器２０が備えられている。露光器２０は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）が配列されたＬＥＤアレイを含んで構成されており、帯電ローラ１８により一様に帯電された感光体ドラム１６の軸線方向に、画像データに基づく光ビームを走査しながら照射する。露光器２０により光ビームが照射された領域の電位は上昇し（本実施の形態では、約−２００Ｖ）、感光体ドラム１６上に静電潜像が形成される。
【００４１】
さらに、各感光体ドラム１６の回転方向の露光器２０よりも下流側の周囲には、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像を所定色（イエロー／マゼンタ／シアン／ブラックの何れか１色）のトナーによって現像してトナー像を形成させる現像器２２が配設されている。なお、本実施の形態では、負極性であるトナー及び正極性であるキャリアの二成分を含む現像剤が適用されている。また、現像効率及び後述する転写効率を向上させるためには、トナーの粒状は球形であることが好ましい。
【００４２】
現像器２２は、同図に示されるように、感光体ドラム１６に近接配置された現像ローラ３８及びブレード４０を含んで構成されている。現像ローラ３８は、感光体ドラム１６の表面と同極性（本実施の形態では、負極性）のＤＣ（直流）成分とＡＣ（交流）成分とが重畳された所定の電圧が印加され、現像器２２内に装填された正極性のキャリアと共にトナーが周面に搬送される。また、現像ローラ３８は、感光体ドラム１６の回転方向と同じ方向（図中矢印Ｇ方向）に回転駆動され、現像ローラ３８に余分に付着したトナー及びキャリアがブレード４０によって落とされて現像ローラ３８に均一に付着される。
【００４３】
現像ローラの矢印Ｇ方向への回転により、現像ローラ３８に付着されたトナーが感光体ドラム１６の表面に現像される。
【００４４】
なお、感光体ドラム１６の露光されていない部位の表面電位（帯電電位）Ｖｈを−５００Ｖ、露光された部位の表面電位（露光電位）Ｖｌを−２００Ｖとすると、現像ローラ３８に印加するＤＣ電位（現像電位）Ｖｄｅｖｅを−４００Ｖにした場合、現像ローラ３８に付着していたトナーは感光体ドラム１６上の露光された部位に付着する。従って、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像は、反転現像される。
【００４５】
一方、現像器２２の内部は、隔壁４４によって第１室４６Ａと第２室４６Ｂとに区画されており、第１室４６Ａには現像剤攪拌スクリュー４２Ａが、第２室４６Ｂには現像剤攪拌スクリュー４２Ｂが、各々配設されている。
【００４６】
現像剤攪拌スクリュー４２Ａは第１室４６Ａ内の現像剤を攪拌搬送し、現像剤攪拌スクリュー４２Ｂはトナー補給部４８のトナー補給槽４８Ａにおけるトナー排出口４８Ｂから搬送スクリュー４８Ｃの回転によって補給されたトナーと既に現像器２２内に存在する現像剤とを攪拌搬送する。
【００４７】
隔壁４４には、図２紙面手前側と奥側の端部において第１室４６Ａと第２室４６Ｂとを相互に連通させる不図示の現像剤通路が形成されており、現像剤攪拌スクリュー４２Ａ及び現像剤攪拌スクリュー４２Ｂの搬送力により、現像によってトナーが消費された第１室４６Ａ内の現像剤が一方の通路から第２室４６Ｂ内へ移動し、第２室４６Ｂ内でトナー補給部４８からトナーが補給された現像剤が他方の通路から第１室４６Ａ内へ移動する構成となっている。
【００４８】
一方、各感光体ドラム１６の回転方向の現像器２２よりも下流側の周囲には、各感光体ドラム１６上のトナー像を中間転写体ベルト１４に転写する転写ローラ２５が備えられている。転写ローラ２５は、矢印Ｈ方向に回転して中間転写体ベルト１４を所定の速度で搬送して感光体ドラム１６に順次対向させる。また、転写ローラ２５は、正極性のバイアス電圧が印加され、感光体ドラム１６上のトナーを中間転写体ベルト１４上に転写させる。
【００４９】
ここで、転写ローラ２５では、感光体ドラム１６上の全てのトナーを中間転写体ベルト１４に転写させることはできず、転写ローラ２５の配設位置を通過した感光体ドラム１６上には、トナーがわずかに残留する（転写残トナー）。
【００５０】
また、転写ローラ２５によって極性がプラスに反転され、感光体ドラム１６上に再び付着するトナー（リトランスファートナー）も存在する。なお、転写ローラ２５の配設位置を通過する際に、中間転写体ベルト１４上に他色のトナー像が既に転写されている場合には、リトランスファートナーには、他色のトナーも含まれる。
【００５１】
そこで、感光体ドラム１６の周面の転写ローラ２５よりも下流側には、感光体ドラム１６上の転写残トナー又はリトランスファートナーを一時的に保持するクリーニングロール２４が配置されている。クリーニングロール２４は、表面に導電性のブラシ毛が植毛されており、当該ブラシ毛が感光体ドラム１６と接触するように配設されており、バイアス電圧が印加されると共に、回転駆動されるようになっている。
【００５２】
クリーニングロール２４は、画像形成が行われている期間は負極性（本実施の形態では、−５００Ｖ）のバイアス電圧が印加されると共に、感光体ドラム１６の回転方向と同方向に回転される。これにより、感光体ドラム１６の表面に付着しているプラス極性のリトランスファートナーをブラシ毛に吸着させて回収する。
【００５３】
なお、クリーニングロール２４では、マイナス極性の転写残トナーについては回収されず、感光体ドラム１６上に付着したまま感光体ドラム１６に対する帯電及び露光が行われ、非画像部に付着している転写残トナーについては、現像器２２の現像ローラ３８に付着したキャリア及びトナーとの摺擦により現像器２２内に回収される。
【００５４】
クリーニングロール２４によって回収されたリトランスファートナーは、ジョブが終了した場合等の非画像形成時に実行されるクリーニングモードによって、感光体ドラム１６上に吐き出される。
【００５５】
クリーニングモードでは、クリーニングロール２４は正極性のバイアス電圧（本実施の形態では、＋５００Ｖ）が印加されると共に、感光体ドラム１６の回転方向とは異なる方向に感光体ドラム１６の回転に追従するように回転される。これにより、クリーニングロール２４に保持されていたプラス極性のリトランスファートナーが感光体ドラム１６上に吐き出される。
【００５６】
このようにして感光体ドラム１６上に吐き出されたリトランスファートナーは、感光体ドラム１６の回転により転写位置まで搬送される。
【００５７】
クリーニングモードでは、転写ローラ２５は負極性のバイアス電圧が印加されるようになっており、転写位置まで搬送されたリトランスファートナーは、転写ローラ２５によって中間転写体ベルト１４上に転写され、中間転写体ベルト１４によってクリーナ３２へと搬送され、クリーナ３２のブレード３４によって擦り取られる。
【００５８】
ところで、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、現像器２２による静電潜像の現像時に、当該現像後のトナー像の用紙２８に対する画像占有率に応じた量のトナーをトナー補給部４８から順次補給するようにしている。
【００５９】
また、画像形成装置１０では、印刷ジョブの実行時の非画像形成期間内において所定期間毎に、帯電電位Ｖｈが露光電位Ｖｌと現像電位Ｖｄｅｖｅの間の電位となるように制御することによって感光体ドラム１６上に基準トナー像を強制的に形成させ、当該基準トナー像の濃度を濃度センサ５８によって取得し、取得した基準トナー像の濃度に基づいて現像器２２内のトナーの帯電量を推定した後、推定した帯電量が予め定められた目標量となるようにトナー補給部４８を制御している。
【００６０】
図３には、画像形成装置１０におけるトナーの補給制御に関する部分の機能的な構成を示すブロック図が示されている。
【００６１】
同図に示すように、画像形成装置１０には、画像形成装置１０全体の動作を司る制御部５０が備えられており、前述した中間転写体ベルト１４と、各画像形成ユニット１５に備えられた感光体ドラム１６、帯電ローラ１８、露光器２０、現像器２２及びトナー補給部４８の作動は制御部５０により制御される。なお、同図では、錯綜を回避するために、制御部５０から帯電ローラ１８及びトナー補給部４８に対する接続線のみを記している。
【００６２】
一方、センサユニット３６に設けられた湿度センサ５２及び濃度センサ５８は制御部５０に電気的に接続されており、制御部５０は、相対湿度及び中間転写体ベルト１４上の所定位置に転写されたトナーの濃度を検出することができる。
【００６３】
また、画像形成装置１０には、各種プログラムや各種テーブル情報等を予め記憶すると共に、形成すべき画像を示す画像データ等を一時的に記憶するための記憶部５６が備えられている。この記憶部５６もまた制御部５０に電気的に接続されており、制御部５０は記憶部５６に随時アクセスすることができる。
【００６４】
ところで、トナーの帯電量は相対湿度に大きく依存するものであり、相対湿度が高くなるほど帯電量は少なくなる傾向にある。そこで、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、トナー帯電量の目標量を相対湿度に応じて補正するようにしており、このために記憶部５６には、図４に模式的に示すように、相対湿度に対するトナー帯電量の目標量を示す情報（以下、「帯電量目標量情報」という。）が予め記憶されている。
【００６５】
また、前述したように、トナー帯電量は当該トナーによって現像されたトナー像の画像濃度と高い相関性を有しており、露光電位Ｖｌ及び現像電位Ｖｄｅｖｅの間の電位差が等しい場合、トナー帯電量が増加するほど画像濃度は低下する傾向にある。この点に着目し、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、基準トナー像の濃度に基づいて現像器２２に補給されているトナーの帯電量を推定するようにしており、このために記憶部５６には、図６に示されるトナー帯電量と画像濃度との関係を示す情報（以下、「帯電量・画像濃度情報」という。）が予め記憶されている。
【００６６】
なお、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、上記相対湿度に対するトナー帯電量の目標量及び上記トナー帯電量と画像濃度との関係を示す情報を、実際に使用する現像剤を用いた実機による実験や、画像形成装置１０の設計仕様等に基づくコンピュータ・シミュレーション等により予め得られた値を適用している。
【００６７】
ところで、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、印刷ジョブの実行時の非画像形成期間内において所定期間毎に、トナー補給部４８から現像器２２へのトナーの補給を制御する処理（以下、「トナー補給制御処理」という。）を実行する。
【００６８】
次に、図５を参照して、トナー補給制御処理を実行する際の画像形成装置１０の作用を説明する。なお、図５は、当該トナー補給制御処理を実行する際に画像形成装置１０の制御部５０により実行されるトナー補給制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムは記憶部５６の所定領域に予め記憶されている。また、ここでは、１印刷ジョブ毎に、印刷すべき画像を示す画像データ及び印刷枚数を示す情報が制御部５０によって記憶部５６の所定領域に記憶される場合について説明する。更に、ここでは、錯綜を回避するために、１つの画像形成ユニット１５に関する制御のみについて説明するが、制御部５０は、各画像形成ユニット１５に対して同様の処理を実行する。
【００６９】
まず、同図のステップ１００では、帯電ローラ１８に印加されているＤＣ成分とＡＣ成分とが重畳された電圧のＤＣ電圧を画像形成時における電圧（本実施の形態では、ＤＣ電圧−５００Ｖ）から露光電位Ｖｌ（本実施の形態では、約−２００Ｖ）側に所定期間だけ移行させることにより、当該所定期間だけ感光体ドラム１６の帯電電位Ｖｈが露光電位Ｖｌと現像電位Ｖｄｅｖｅの間の電位となるように変更する。これにより、前述した基準トナー像が中間転写体ベルト１４の所定領域（本実施の形態では、中間転写体ベルト１４の搬送方向に上記所定期間に応じた長さ（ここでは、１ｃｍ）とされた帯状領域）に形成されることになる。
【００７０】
そこで、次のステップ１０２では、中間転写体ベルト１４の搬送駆動によって基準トナー像をセンサユニット３６における濃度センサ５８の配設部位に対向する位置まで移動させて当該濃度センサ５８によって基準トナー像の濃度を検出し、次のステップ１０４では、検出した基準トナー像の濃度に対応するトナー帯電量を記憶部５６に予め記憶されている帯電量・画像濃度情報（図６参照。）から読み出すことによってトナー帯電量を推定する。なお、以下では、ここで推定したトナー帯電量を「トナー帯電量推定量」という。
【００７１】
次のステップ１０６では、湿度センサ５２からの出力信号に基づいて相対湿度を検出し、次のステップ１０８では、検出した相対湿度に対応するトナー帯電量目標量を記憶部５６に予め記憶されている帯電量目標量情報（図４参照。）から読み出すことによってトナー帯電量目標量を導出する。
【００７２】
次のステップ１１０では、上記ステップ１０４の処理によって得られたトナー帯電量推定量と上記ステップ１０８の処理によって導出したトナー帯電量目標量との間の誤差を導出し、次のステップ１１２では、導出した誤差に基づいて単位時間当たりのトナー補給量Ｋを導出する。
【００７３】
なお、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、当該トナー補給量Ｋの導出を、次のように行う。
【００７４】
まず、この時点で実行している印刷ジョブにおいて記憶部５６に記憶されている画像データ及び印刷枚数を示す情報を読み出し、これらに基づいて、当該印刷ジョブにおいて現像器２２により現像されるトナー像の用紙２８に対する画像占有率を算出する。なお、ここでは、当該画像占有率として、この時点で実行している印刷ジョブにおいて現像器２２により現像されるトナー像毎の画像占有率の平均値を算出する。
【００７５】
次に、算出した画像占有率が高くなるほど補給量が多くなるようにトナー補給量Ｋを導出する。
【００７６】
そして、以上により導出したトナー補給量Ｋに対し、上記ステップ１１０の処理によって導出した誤差に応じて、トナー帯電量推定量がトナー帯電量目標量より多い場合は当該誤差に応じた量だけトナー補給量を増加させ、トナー帯電量推定量がトナー帯電量目標量より少ない場合は当該誤差に応じた量だけトナー補給量を減少させるように補正を行う。なお、トナー帯電量推定量がトナー帯電量目標量と等しい場合には、トナー補給量Ｋの補正を行う必要はない。
【００７７】
次のステップ１１４では、以上の処理によって得られた単位時間当たりのトナー補給量Ｋとなるようにトナー補給部４８を制御することによって、現像器２２内のトナーの帯電量がトナー帯電量目標量となるように制御し、その後に本トナー補給制御処理プログラムを終了する。
【００７８】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、帯電電位Ｖｈが露光電位Ｖｌと現像電位Ｖｄｅｖｅの間の電位となるように制御することによって感光体ドラム１６に基準トナー像を強制的に形成させ、当該基準トナー像の濃度を濃度センサ５８によって取得し、取得した基準トナー像の濃度に基づいて現像器２２に補給されているトナーの帯電量を推定した後、推定した帯電量が予め定められた目標量となるように現像器２２にトナーを補給するトナー補給部４８を制御しているので、電位センサを用いることなく低コストでトナー帯電量を目標量で一定とすることができる。
【００７９】
また、本実施の形態によれば、帯電電位Ｖｈを画像形成時における電位より露光電位Ｖｌ側に移行させることにより、帯電電位Ｖｈが露光電位Ｖｌと現像電位Ｖｄｅｖｅの間の電位となるように制御しているので、帯電電位Ｖｈを変更することは新たな部材を要することなく簡易に実行することができるため、本発明を簡易に実現することができる。
【００８０】
また、本実施の形態によれば、相対湿度を検出し、当該相対湿度に基づいてトナー帯電量目標量を補正（ここでは、帯電量目標量情報を用いたトナー帯電量目標量の選択による補正。）しているので、当該補正を行わない場合に比較して、より的確なトナー帯電量目標量を導出することができ、この結果として、より高精度なトナー補給制御を行うことができる。
【００８１】
更に、本実施の形態によれば、本発明の帯電手段として、感光体ドラム１６に接触することにより当該感光体ドラム１６を帯電するものを適用しているので、帯電手段として感光体ドラム１６に接触せずに帯電させるもの（例えば、コロトロン）を用いた場合に比較して、より高精度に帯電電位Ｖｈを制御することができる。
【００８２】
なお、本実施の形態では、トナー補給制御処理を印刷ジョブの実行時の非画像形成期間内において所定期間毎に実行する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、非画像形成期間内の如何にかかわらず、印刷ジョブの実行に所定期間毎に実行する形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８３】
その他、本実施の形態で説明した画像形成装置１０の構成（図１〜図３参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００８４】
例えば、本実施の形態では、湿度センサ５２をセンサユニット３６内に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当該湿度センサ５２は各画像形成ユニット１５におけるトナーの補給制御において用いるものであることを考慮して、各画像形成ユニット１５における現像器２２の近傍に設置する形態とすることもできる。
【００８５】
また、本実施の形態では、４つの画像形成ユニット１５を有する所謂タンデム型の画像形成装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、中間転写体ベルトではなく、用紙搬送ベルトを用い、感光体上のトナー像を、用紙搬送ベルト上に吸着搬送される記録媒体に直接転写する方式の画像形成装置に適用する形態とすることもできる。この場合、用紙搬送ベルト上に基準トナー像を転写し、濃度センサを用紙搬送ベルトの周面上に配設して濃度を検出するものとする。或いは、単一の画像形成ユニット１５のみを有する画像形成装置に本発明を適用する形態とすることもできる。この場合、濃度センサを、感光体ドラムの周面上に、基準トナー像の濃度を検出することができる状態で配設すると共に、トナー補給制御処理プログラム（図５参照。）を１つの画像形成ユニットについて実行するものとする。
【００８６】
これらの場合にも、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８７】
更に、本実施の形態で説明したトナー補給制御処理プログラムの処理の流れ（図５参照。）や帯電量目標量情報及び帯電量・画像濃度情報の構成（図４及び図６参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００８８】
例えば、本実施の形態に係るトナー補給制御処理プログラムでは、湿度センサ５２により検出された相対湿度のみに基づいてトナー帯電量目標量を導出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、温度センサを更に設け、当該温度センサにより検出された温度及び上記相対湿度に基づいて絶対湿度を導出し、当該絶対湿度に応じてトナー帯電量目標量を導出する形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８９】
また、本実施の形態に係るトナー補給制御処理プログラムでは、相対湿度に応じてトナー帯電量目標量を設定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、トナー帯電量目標量は固定量としておき、トナー帯電量が本実施の形態で導出したトナー帯電量目標量となるように帯電電位Ｖｈを補正する形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００９０】
また、本実施の形態に係るトナー補給制御処理プログラムでは、帯電ローラ１８に印加されているＤＣ成分とＡＣ成分とが重畳された電圧のＤＣ電圧を画像形成時における電圧から露光電位Ｖｌ側に移行させることにより、感光体ドラム１６の帯電電位Ｖｈが露光電位Ｖｌと現像電位Ｖｄｅｖｅの間の電位となるように変更する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、現像電位Ｖｄｅｖｅを帯電電位Ｖｈ側に移行させることにより、帯電電位Ｖｈが露光電位Ｖｌと現像電位Ｖｄｅｖｅの間の電位となるように変更する形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００９１】
更に、本実施の形態に係るトナー補給制御処理プログラムでは、予め記憶された帯電量・画像濃度情報を用いて基準トナー像の濃度を推定すると共に、帯電量目標量情報を用いてトナー帯電量目標量を補正する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、何れの値も予め本実施の形態と同様の値を算出することができる演算式により得る形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】実施の形態に係る画像形成ユニットの概略構成図である。
【図３】実施の形態に係る画像形成装置におけるトナーの補給制御に関する部分の機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態に係る帯電量目標量情報の構成を示す模式図である。
【図５】実施の形態に係るトナー補給制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】トナー帯電量が当該トナーによって現像されたトナー像の画像濃度と高い相関性を有していることを示すと共に、実施の形態に係る帯電量・画像濃度情報の構成を示す模式図である。
【図７】画像形成装置のトナー現像の原理の説明に供する図であり、帯電電位Ｖｈ、露光電位Ｖｌ、及び現像電位Ｖｄｅｖｅの状態例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０    画像形成装置
１４    中間転写体ベルト
１５    画像形成ユニット
１６    感光体ドラム（像担持体）
１８    帯電ローラ（帯電手段）
２０    露光器（露光手段）
２２    現像器（現像手段）
２８    用紙（記録媒体）
４８    トナー補給部（トナー補給手段）
５０    制御部（基準トナー像形成手段、基準濃度取得手段、トナー帯電量推定手段、制御手段、目標量補正手段）
５２    湿度センサ（湿度検出手段）
５６    記憶部
５８    濃度センサ（濃度検出手段）
Ｖｄｅｖｅ    現像電位
Ｖｈ    帯電電位
Ｖｌ    露光電位
【図１】
2005265970.tif 000003
【図２】
2005265970.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005265970.tif 000006
【図５】
2005265970.tif 000007
【図６】
2005265970.tif 000008
【図７】
2005265970.tif 000009